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By Lucio Valentin, Marcos Silvano & Rogério Gonçalves. These slides are licensed under the Attribution-ShareAlike 3.0 Brasil Licence (CC BY-SA 3.0)

Hardware livreUma visão geral

Lucio ValentinMarcos Silvano

Rogério Gonçalves

http://opensourcehardware.org/

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Tópicos

● Hardware Livre● Modelos de negócio● Organizações● Licenças● Aplicações

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Hardware Livre

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O que é Hardware Livre (HL)?

● Artefatos físicos disponibilizados nos mesmos moldes do Software Livre1

• Liberdade de usar

• Liberdade de estudar e modificar

• Liberdade de redistribuir

• Liberdade de distribuir modificações

(1) http://freedomdefined.org/OSHW e http://opensourcehardware.org/

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Software livre x Hardware livre

Copiar software: custo zero

Copiar hardware: há custos

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Software livre x Hardware livre

Software livre atinge diretamente usuários finais.

Hardware livre atinge diretamente os fabricantes.

ASUS chairman Jonney ShihMr Bean

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Software livre x Hardware livre

“Building” software: make -f client.mk

“Building” hardware: ...

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O que é ser HL?1

● A interface do hardware deve ser pública, para que possa ser usado livremente.

● O projeto do hardware deve ser público, para que outros possam implementá-lo e aprender com ele.

● As ferramentas usadas para projetar o hardware devem ser livres, para que outros possam colaborar com o projeto.

(1) http://opencollector.org/Whyfree/open_hardware.html

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Componentes do HL

✔ Diagramas de Circuitos

✔ PCB e Diagrama de Montagem

✔ Relação de componentes

✔ Diagramas HW/Mecânicos

✔ Firmware/HDL

✔ Software, API e Driver

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Motivação● Cultura DIY (Dot-It-Yourself).

● Necessidade de rápida prototipação a baixo custo.

● Baratear produto final:sem licenciamento.

● “O fim do lucro fácil baseado na obscuridade da propriedade intelectual.” Clive Thompson1 - Wired Magazine

● “Todo hardware é aberto por natureza.” Limor Fried2 - Adafruit Industries

(1) http://www.wired.com/techbiz/startups/magazine/16-11/ff_openmanufacturing?currentPage=all(2) http://www.ladyada.net/

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Limor Fried

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Terminologia● Free Hardware Design = Hardware Livre ~ Free

Software

• “Free as in free speech, not as in free beer” Richard Stallman1.

• Libre Hardware Design = Libre Software.

● Open Source Hardware (OSHW)

• ~Free Hardware Design.

• ~Restrições de Propriedade Intelectual (IP).

(1) http://www.gnu.org/philosophy/free-sw.html(2) http://www.linuxtoday.com/news_story.php3?ltsn=1999-06-22-005-05-NW-LF

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Terminologia

● Open Hardware

• Open Hardware Certification Program1

• Consórcio liderado pela Debian

• Informações para drivers.

● Free Hardware = Hardware Gratuito

• É o “freeware” do hardware.

• “Free as in free beer, not as in free speech”!Richard Stallman

(1) http://lists.debian.org/debian-announce/1997/msg00026.html

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Marcos Históricos

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MARK 8 e ALTAIR 8800

Construa o MARK 8

ALTAIR 8800

(1974)

Baseado no Intel 8080 Especificação completa.

(1975)

Baseado no Intel 8080 Especificação completa.

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Modelos de Negócio

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Modelos de Negócio

● “Não importa se o produto é open source: alguém em outro país fará engenharia reversa de qualquer forma.” Limor Fried - Adafruit Industries

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Modelos de Negócio

● “Iscas”: a comunidade trabalha gratuitamente, gerando novas idéias que podem ser implementadas por grandes empresas. Fornecem suporte 24/7 gratuito aos usuários.

Android Open Accessory Development Kit(ADK)

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Modelos de Negócio

● Modelo 1: Vender hardware

•Precisa manter-se à frente dos competidores.- Aplicar novidades da comunidade para si.

•Pode fornecer serviço pago de suporte.

•Possuir as mesmas especificações não garante qualidade no produto final.

•Hoje: 13 companhias... alguns milhões

•2015: alguns bilhões (Linux User &

Developer Magazine)

Ching Ling tem a mesma qualidade?

Wii Remote Ching Ling..U$ 15.30Wii Remote Nintendo.....U$ 40.00

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Modelos de Negócio

● Modelo 2: Vender conhecimento

•Sempre atualizado sobre:- melhorias

- novos usos

•Time do Arduino: - Construção de dispositivos com o Arduino.

- Serviços de consultoria.

- Comunidade trabalha gratuitamente, testando, criando melhorias e novidades.

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Olhando à frente

● Empresas olharão para projetos das comunidades para entender suas necessidades.

● Comunidades poderão trabalhar em conjunto com companhias em novos produtos.

● Caso Linksys WRT54G (2002):

•“Certamente creditamos parte do sucesso à comunidade.” Mani Dhillon.

● “Existe uma linha tênue entre open source e estupidez" Banzi

● HL poderá não competir com as grandes empresas, mas sim, atuar nichos não explorados.

Fonte: http://www.wired.com/techbiz/startups/magazine/16-11/ff_openmanufacturing?currentPage=all

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Licenças

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Licenças

● Hardware

•Baseado em patentes e não em copyright.

•Licença mais comum: Creative Commons.

•“GPL” para termos específicos de hardware.- TAPR Open Hardware License (“OHL”), 2007

- Balloon Open Hardware Licence (BOHL), 2006

● Software

•API, Firmware, Ferramentas, ...

•Geralmente GPL, LGPL ou BSD

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Organizações

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OpenCores

● http://opencores.org ● Fundada em outubro de 1999 por

Damjan Lampret.● Comunidade open source para

desenvolvimento e distribuição de núcleos IP em VHDL/Verilog.

● Fomenta o desenvolvimento de hardware nos mesmos moldes do movimento de software livre.

● Atualmente: ênfase em núcleos de proprieadade intelectual reutilizáveis (IP Cores)

● Incentiva LGPL e BSD sem cláusula de anúncio.

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OpenCores

● Estatísticas:

•896 projetos (diferentes blocos IP)

•+140.000 usuários

•2.736 novos usuários em dezembro

•~80 000 visitantes ao mês

•~500 000 páginas visitadas ao mês

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Open Circuit

● http://opencircuits.com

● Comunidade de publicação de circuitos abertos

● Licenças CC e GPL

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Open Graphics Project

● Criador: Timothy Miller1

● Colaborador: Patrick McNamara2

•Fundou Open Hardware Foundation (?)

● Objetivo: criar placas 3D livres para facilitar seu uso em sistemas livres

•Xilinx Spartan 3S4000 FPGA

•Lattice XP10 FPGA

•2GB VRAM DDR400

•PCI/PCI-X

#1 #2

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OpenHardware.org ● Organização sem fins lucrativos

● Apoiar, ajudar e promover hardware livre.

● “Educar para a cultura do hardware livre.”

● Registrado em 1999.

● Licenças recomendadas:

• TAPR Open Hardware License

• CC BY-SA 3.0

• GPL 3.0

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Aplicações de Hardware Livre

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Arduino

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Projeto Arduino

● Placa controladora programável

● Iniciou-se na cidade de Ivrea, Itália, em 2005.

● Objetivo: ter custo menor que outros sistemas de prototipagem.

Arduino Uno – U$ 26.42

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Projeto Arduino

● Plataforma de prototipagem eletrônica aberta.

● Objetivo de tornar a utilização de eletrônicos em projetos multidisciplinares mais acessível.

● Descende da plataforma Wiring.● Versões oficiais utilizam os chips da

série megaAVR, ATMEL.

Fundo: - Dave Mellis- Tom Igoe

Frente: - Gianluca Martino- David Cuartielles- Massimo Banzi

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Projeto Arduino

● Tornou-se bem popular por ser simples● Fácil conexão de módulos adicionais:

conhecidos como shields.

Ethernet Shield – U$ 38.32 XBee Shield – U$ 19.82 + XBee

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Licenciamento do Arduino

● Arquivos do projeto de hardware

•Creative Commons Attribution Share-Alike- Permite o uso pessoal e comercial, trabalhos

derivados devem dar o crédito ao Projeto Original e serão distribuídos sob a mesma licença.

● O Software Arduino

•IDE em código Java: GPL

•Bibliotecas para programação: LGPL

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Esquema do circuito

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Placa do Circuito Impresso

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Diagrama de Montagem

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Frente e Verso para impressão

● Lado da solda e lado dos componentes

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Placa esperada

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Projeto Arduino

● O objetivo é criar ferramentas acessíveis, com baixo custo, flexíveis e fáceis de usar.

● Um exemplo é a Arduino IDE● Abstrai todo o processo de envio do

código binário para a placa.

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Arduino IDE

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Mas e quanto ao hardware?

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Fritzing

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Fritzing

Você pode fazer o pedido do seu PCB pela ferramenta.

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AVR-Core → VHDL → FPGA

Papilio FPGAFPGA Butterfly

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UzeBox

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UzeBox

● Alec Bourque, Belogic, 2008

● Retro minimalista videogame open source

•Sem foco comercial → DIY

•Atmega644

8-bit RISC, 4K RAM, 28 Mhz

•Res 360x224 px, 256 cores

•4 canais áudio

•Gamepads NES/SNES

● Programação de jogos em C

● Kernel e Emulador: GPL

Fonte: belogic.com/uzebox/

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UzeBox

Fonte: belogic.com/uzebox/

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UzeBox (Kit)

● Kit: $70,00

Fonte: belogic.com/uzebox/

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RepRap

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RepRap

● Replicating Rapid Prototyper

● Impressora 3D de baixo custo

● Iniciado em 2005 por Dr Adrian Bowyer, University of Bath (Reino Unido)

● Versões: Darwin (2007), Mendel (2009), Prusa Mendel e Huxley (2010)

RepRap versão 1 (Darwin)Fonte: Fonte: reprap.org

Custo: U$ 500,00Quantidade: ~3.000

GPL 2.0

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RepRap (Huxley 2010)

Fonte: reprap.org

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Derivada: MakerBot ReplicatorU$ 1,749.00Construído a partir da Reprap.Fonte: makerbot.com

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Derivada: RapMan Printer

U$ 1,250.00Construído a partir da Reprap.Fonte: bitsfrombytes.com

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Milkymist One

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Milkymist One

● Milkymist One: estação VJ.● System on chip (SoC) FPGA.● Layout: Creative Commons.● Flickernoise software e HDL: GPL.● U$ 50.00

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Milkymist One

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MintyBoost

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MintyBoost

● Carregador portátil

● Criadora Limor Fried● Adafruit Industries

● Kit U$19.50

● ~10.000 unidades vendidas

● iPhone 3/4 recargas

● iPod video: 1 recarga

● iPod mini: 1.5 recargas

● iPod nano: 4 recargas

● iPod shuffle: 5 recargas

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Bug Labs

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Bug Labs

● Fundada em 2006 por Peter Semmelhack

● Seu objetivo é fornecer um hardware de rápida prototipação e criação de produtos inovadores

● Junto com uma plataforma de hardware e software integrados

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Bug Labs

v1.2

V2.0

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Bug● Uma plataforma integrada e completa que compreende:

Fonte: www.buglabs.net

● BUGbase + BUGmodules

Módulos de hardware funcionais de código aberto: CPU, LCD, 3G, GPS, RFID, etc.

● Dragonfly

Kit de desenvolvimento completo de software baseado no Eclipse

● BUGnet

Portal de conteúdo interativo de aplicativos e comunidades

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Bug - Store

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Bug Labs e Parcerias

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Bug Labs e Ford

● OpenXC evolução da plataforma FordConnect

• Dispositivos interconectados de vídeo, áudio (para informações sobre o carro), sensores e dispositivos de segurança.

● Antes dos smart phones era útil :)

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Open Sparc

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OpenSparc

● http://www.opensparc.net● 2005 - Sun Microsystem começa a

distribuir o UltraSPARC T1● 2006 - Sun surpreende com o anúncio

que iria abrir o código fonte do seu processador

•Lança o OpenSPARC T1

● 2008 - OpenSPARC T2

•1o processador de 64 bits de código aberto

● O que abrir?● Código fonte do processador● Ferramentas de verificação de

projeto● Ferramentas de simulação● HDLs para sintetização em FPGA

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Portal

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Considerações finais

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Considerações finais

● A internet foi peça chave → comunidades.

● O sucesso e o fracasso dependem fortemente do interesse da comunidade.

•Suporte, atualizações rápidas, base de pesquisa, testes...

● Confiabilidade é um problema.● Pode exigir mudanças bruscas de

cultura ou quebrar o negócio de grandes empresas.

● Pode ser usado tanto para o bem quanto o mal.

● Até agora, há despadronização do conceito.

● Ainda pequenas iniciativas. Os grandes estão de fora.

● No entanto, o software livre também foi assim...